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      <time title="创建时间：2023-06-04 22:07:36" itemprop="dateCreated datePublished" datetime="2023-06-04T22:07:36+08:00">2023-06-04</time>
    </span>
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      </span>
      <span class="post-meta-item-text">分类于</span>
        <span itemprop="about" itemscope itemtype="http://schema.org/Thing">
          <a href="/categories/%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/" itemprop="url" rel="index"><span itemprop="name">嵌入式开发</span></a>
        </span>
          ，
        <span itemprop="about" itemscope itemtype="http://schema.org/Thing">
          <a href="/categories/%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/" itemprop="url" rel="index"><span itemprop="name">01HQ课程体系</span></a>
        </span>
          ，
        <span itemprop="about" itemscope itemtype="http://schema.org/Thing">
          <a href="/categories/%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/" itemprop="url" rel="index"><span itemprop="name">LV16-STM32开发</span></a>
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    </span>

  
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      <span>6.7k</span>
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      <span>24 分钟</span>
    </span>
</div>

        </div>
      </header>

    
    
    
    <div class="post-body" itemprop="articleBody"><p>本文主要是STM32开发——不带驱动的屏幕，其实就是RGB屏幕的驱动基本原理的相关笔记，若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。</p>
<span id="more"></span>

<!-- Photo: https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/ -->

<details class="folding-tag" blue><summary> 点击查看使用工具及版本 </summary>
              <div class='content'>
              <table>    <tr>        <td align="center" width=150px>Windows</td>        <td align="left">windows11</td>    </tr>    <tr>        <td align="center">Ubuntu</td>        <td align="left">Ubuntu16.04的64位版本</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">VMware® Workstation 16 Pro</td>        <td align="left">16.2.3 build-19376536</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">SecureCRT</td>        <td align="left">Version 8.7.2 (x64 build 2214)   -   正式版-2020年5月14日</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">开发板</td>        <td align="left">正点原子 i.MX6ULL Linux阿尔法开发板</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">uboot</td>        <td align="left">NXP官方提供的uboot，NXP提供的版本为uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga(使用的uboot版本为U-Boot 2016.03)</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">linux内核</td>        <td align="left">linux-4.15(NXP官方提供)</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">STM32开发板</td>        <td align="left">正点原子战舰V3(STM32F103ZET6)</td>      </tr></table>
              </div>
            </details>

<details class="folding-tag" blue><summary> 点击查看本文参考资料 </summary>
              <div class='content'>
              <ul><li>通用</li></ul><table><tr><td align="center">分类  </td><td align="center">网址</td><td align="center">说明</td></tr><tr><td align="center" rowspan="4">官方网站</td><td align="left"><a href="https://www.arm.com/" target="_blank">https://www.arm.com/</a></td><td align="left">ARM官方网站，在这里我们可以找到Cotex-Mx以及ARMVx的一些文档</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="https://www.st.com/content/st_com/zh.html" target="_blank">https://www.st.com/content/st_com/zh.html</a></td><td align="left">ST官方网站，在这里我们可以找到STM32的相关文档</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="https://www.stmcu.com.cn/" target="_blank">https://www.stmcu.com.cn/</a></td><td align="left">意法半导体ST中文官方网站，在这里我们可以找到STM32的相关中文参考文档</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html" target="_blank">http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html</a></td><td align="left">FatFs文件系统官网</td></tr><tr><td align="center" rowspan="3">教程书籍</td><td align="left"><a href="STM32开发相关资料/01ARM参考资料/ARM Cortex-M3权威指南(中文).pdf" target="_blank">《ARM Cortex-M3权威指南》</a></td><td alirn="left" rowspan="3">ARM公司专家Joseph Yiu（姚文祥）的力作，中文翻译是NXP的宋岩</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="STM32开发相关资料/01ARM参考资料/ARM Cortex-M0权威指南(中文).pdf" target="_blank">《ARM Cortex-M0权威指南》</a></td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="" target="_blank">《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》</a></td></tr><tr><td align="center" rowspan="4">开发论坛</td><td align="left"><a href="http://47.111.11.73/forum.php" target="_blank">http://47.111.11.73/forum.php</a></td><td align="left">开源电子网，正点原子的资料下载及问题讨论论坛</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="https://www.firebbs.cn/forum.php" target="_blank">https://www.firebbs.cn/forum.php</a></td><td align="left">国内Kinetis开发板-野火/秉火（刘火良）主持的论坛，现也做STM32和i.MX RT</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="https://www.amobbs.com/index.php" target="_blank">https://www.amobbs.com/index.php</a></td><td align="left">阿莫（莫进明）主持的论坛，号称国内最早最火的电子论坛，以交流Atmel AVR系列单片机起家，现已拓展到嵌入式全平台，其STM32系列帖子有70W+。</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="http://download.100ask.net/index.html" target="_blank">http://download.100ask.net/index.html</a></td><td align="left">韦东山嵌入式资料中心，有些STM32和linux的相关资料也可以来这里找。</td></tr><tr><td align="center" rowspan="3">博客参考</td><td align="left"><a href="http://www.openedv.com/" target="_blank">http://www.openedv.com/</a></td><td align="left">开源网-原子哥个人博客</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="http://blog.chinaaet.com/jihceng0622" target="_blank">http://blog.chinaaet.com/jihceng0622</a></td><td align="left">博主是原Freescale现NXP的现场应用工程师</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="https://community.arm.com/arm-community-blogs/b/architectures-and-processors-blog/posts/cortex-m-resources" target="_blank">cortex-m-resources</a></td><td align="left">这其实并不算是一个博客，这是ARM公司专家Joseph Yiu收集整理的所有对开发者有用的官方Cortex-M资料链接（也包含极少数外部资源链接）</td></tr></table><ul><li>STM32</li></ul><table>    <tr><td align="center" rowspan="2">STM32</td><td align="left"><a href="https://doc.embedfire.com/mcu/stm32/f103/hal_general/zh/latest/index.html" target="_blank">STM32 HAL库开发实战指南——基于F103系列开发板</a></td><td align="left">野火STM32开发教程在线文档</td></tr><tr>                                            <td align="left"><a href="https://doc.embedfire.com/mcu/stm32/f103badao/std/zh/latest/index.html" target="_blank">STM32库开发实战指南——基于野火霸道开发板</a></td><td align="left">野火STM32开发教程在线文档</td></tr></table><ul><li>SD卡</li></ul><table>    <tr><td align="left"><a href="https://www.sdcard.org/" target="_blank">SD Association</a></td><td align="left">提供了SD存储卡和SDIO卡系统规范</td></tr></table>
              </div>
            </details>

<details class="folding-tag" blue><summary> 点击查看相关文件下载 </summary>
              <div class='content'>
              <table>    <tr><td align="left"><a href="https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32f103ze.pdf" target="_blank">STM32F103xx英文数据手册</a></td><td align="left">STM32F103xC/D/E系列的英文数据手册</td></tr>    <tr><td align="left"><a href="https://www.stmcu.com.cn/Designresource/detail/localization_document%20/709978" target="_blank">STM32F103xx中文数据手册</a></td><td align="left">STM32F103xC/D/E系列的中文数据手册</td></tr>    <tr><td align="left"><a href="https://www.st.com/resource/en/reference_manual/rm0008-stm32f101xx-stm32f102xx-stm32f103xx-stm32f105xx-and-stm32f107xx-advanced-armbased-32bit-mcus-stmicroelectronics.pdf" target="_blank">STM32F10xxx英文参考手册（RM0008）</a></td><td align="left">STM32F10xxx系列的英文参考手册</td></tr>    <tr><td align="left"><a href="https://www.stmcu.com.cn/Designresource/detail/localization_document%20/710001" target="_blank">STM32F10xxx中文参考手册（RM0008）</a></td><td align="left">STM32F10xxx系列的中文参考手册</td></tr>    <tr><td align="left"><a href="https://developer.arm.com/documentation/100165/0201/?lang=en" target="_blank">Arm Cortex-M3 处理器技术参考手册-英文版</a></td><td align="left">Cortex-M3技术参考手册-英文版</td></tr>    <tr><td align="left"><a href="https://www.st.com/resource/en/programming_manual/pm0056-stm32f10xxx20xxx21xxxl1xxxx-cortexm3-programming-manual-stmicroelectronics.pdf" target="_blank">STM32F10xxx Cortex-M3编程手册-英文版(PM0056)</a></td><td align="left">STM32F10xxx/20xxx/21xxx/L1xxxx系列Cortex-M3编程手册-英文版</td></tr>    <tr><td align="left"><a href="https://www.sdcard.org/downloads/pls/" target="_blank">SD卡相关资料——最新版本</a></td><td align="left">有关SD卡的一些资料可以从这里下载</td></tr>    <tr><td align="left"><a href="https://www.sdcard.org/downloads/pls/archives/" target="_blank">SD卡相关资料——历史版本</a></td><td align="left">有关SD卡的一些历史版本资料可以从这里下载，比如后边看的SD卡2.0协议</td></tr>    <tr><td align="left"><a href="./" target="_blank">SD 2.0 协议标准完整版</a></td><td align="left">这是一篇关于SD卡2.0协议的中文文档，还是比较有参考价值的，可以一看</td></tr></table>
              </div>
            </details> 

<h1 id="一、显示屏的组成"><a href="#一、显示屏的组成" class="headerlink" title="一、显示屏的组成"></a><font size=3>一、显示屏的组成</font></h1><p>下图是两种适合于STM32芯片使用的显示屏，我们以它为例讲解控制液晶屏的基本原理。</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/LCD007.jpeg" alt="适合STM32控制的显示屏实物图" style="zoom: 33%;" />

<p>这个完整的显示屏由<strong>液晶显示面板</strong>、电容<strong>触摸面板</strong>以及<strong>PCB底板</strong>构成。图中的触摸面板带有触摸控制芯片，该芯片处理触摸信号并通过引出的信号线与外部器件通讯， 触摸面板中间是透明的，它贴在液晶面板上面，一起构成屏幕的主体，触摸面板与液晶面板引出的排线连接到PCB底板上，根据实际需要， PCB底板上可能会带有“液晶控制器芯片”，图中右侧的液晶屏PCB上带有RA8875液晶控制器。</p>
<p>因为控制液晶面板需要比较多的资源， 所以大部分低级微控制器都不能直接控制液晶面板，需要额外配套一个专用液晶控制器来处理显示过程，外部微控制器只要把它希望显示的数据直接交给液晶控制器即可。 而不带液晶控制器的PCB底板 ，只有小部分的电源管理电路，液晶面板的信号线与外部微控制器相连，直接控制。</p>
<p>STM32F429系列的芯片不需要额外的液晶控制器， 也就是说它把专用液晶控制器的功能集成到STM32F429芯片内部了，可以理解为电脑的CPU集成显卡，它节约了额外的控制器成本。 而STM32F1系列的芯片由于没有集成液晶控制器到芯片内部，所以它只能驱动自带控制器的屏幕，可以理解为电脑的外置显卡。总的来说，这两类屏幕的控制框图如图：</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/LCD008.jpg" alt="两类液晶屏控制框图" style="zoom:50%;" />

<h1 id="二、4-3寸RGBLCD"><a href="#二、4-3寸RGBLCD" class="headerlink" title="二、4.3寸RGBLCD"></a><font size=3>二、4.3寸RGBLCD</font></h1><p>这一部分我还是以正点原子的4.3寸RGBLCD屏幕进行学习，分辨率为800*480这个其实是我学习linux驱动开发的时候使用的这里拿来作为例子再学习一下。</p>
<h2 id="1-相关资料"><a href="#1-相关资料" class="headerlink" title="1. 相关资料"></a><font size=3>1. 相关资料</font></h2><ul>
<li>ATK-MD0430R-800480模块用户手册：<a href="STM32%E5%BC%80%E5%8F%91%E7%9B%B8%E5%85%B3%E8%B5%84%E6%96%99/02%E6%98%BE%E7%A4%BA%E5%B1%8F%E5%8F%82%E8%80%83%E8%B5%84%E6%96%99/RGBLCD%E5%8F%82%E8%80%83%E8%B5%84%E6%96%99/%E6%AD%A3%E7%82%B9%E5%8E%9F%E5%AD%90ATK-MD0430R%E6%A8%A1%E5%9D%97%E7%94%A8%E6%88%B7%E6%89%8B%E5%86%8C.pdf">正点原子ATK-MD0430R模块用户手册.pdf</a></li>
<li>4.3寸800480裸屏规格书：<a href="STM32%E5%BC%80%E5%8F%91%E7%9B%B8%E5%85%B3%E8%B5%84%E6%96%99/02%E6%98%BE%E7%A4%BA%E5%B1%8F%E5%8F%82%E8%80%83%E8%B5%84%E6%96%99/RGBLCD%E5%8F%82%E8%80%83%E8%B5%84%E6%96%99/ATK-MD0430R-800480%E8%A3%B8%E5%B1%8F%E8%B5%84%E6%96%99/4.3%E5%AF%B8800480%E8%A3%B8%E5%B1%8F%E8%A7%84%E6%A0%BC%E4%B9%A6.pdf">4.3寸800480裸屏规格书.pdf</a></li>
</ul>
<h2 id="2-裸屏原理图"><a href="#2-裸屏原理图" class="headerlink" title="2. 裸屏原理图"></a><font size=3>2. 裸屏原理图</font></h2><img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/image-20230518213655621.png" alt="image-20230518213655621" style="zoom:50%;" />

<p>我们来看一些关键的控制信号线：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th>信号名称</th>
<th>说明</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td>R[7:0]</td>
<td>8 位红色数据线</td>
</tr>
<tr>
<td>G[7:0]</td>
<td>8 位绿色数据线</td>
</tr>
<tr>
<td>B[7:0]</td>
<td>8 位蓝色数据线</td>
</tr>
<tr>
<td>PCLK</td>
<td>像素同步时钟信号</td>
</tr>
<tr>
<td>HSYNC</td>
<td>水平同步信号</td>
</tr>
<tr>
<td>VSYNC</td>
<td>垂直同步信号</td>
</tr>
<tr>
<td>DE</td>
<td>数据使能信号</td>
</tr>
</tbody></table>
<p>RGBLCD的信号线， R[7:0]、G[7:0]和B[7:0]这24根是数据线， DE、VSYNC、HSYNC 和 PCLK 这四根是控制信号线。 RGB LCD 一般有两种驱动模式： DE 模式和 HV 模式，这两个模式的区别是 DE 模式需要用到 DE 信号线，而 HV 模式不需要用到 DE 信号线，在 DE模式下是可以不需要 HSYNC 信号线的，即使不接 HSYNC 信号线 LCD 也可以正常工作。  </p>
<h2 id="3-控制信号说明"><a href="#3-控制信号说明" class="headerlink" title="3. 控制信号说明"></a><font size=3>3. 控制信号说明</font></h2><h3 id="3-1-RGB信号线"><a href="#3-1-RGB信号线" class="headerlink" title="3.1 RGB信号线"></a><font size=3>3.1 RGB信号线</font></h3><p>RGB信号线各有8根，分别用于表示液晶屏一个像素点的红、绿、蓝颜色分量。使用红绿蓝颜色分量来表示颜色是一种通用的做法，打开Windows系统自带的画板调色工具，可看到颜色的红绿蓝分量值，常见的颜色表示会在“RGB”后面附带各个颜色分量值的数据位数，如RGB565表示红绿蓝的数据线数分别为5、6、5根，一共为16个数据位，可表示2^16种颜色；而这个液晶屏的种颜色分量的数据线都有8根，所以它支持RGB888格式，一共24位数据线，可表示的颜色为2^24种。</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/image-20230518214756946.png" alt="image-20230518214756946" style="zoom:50%;" />

<p>另外该模块的数据线 R7、 G7 和 B7 可以用于区分 RGB 屏的类型（可以看做是 ID）。MCU 在初始化 RGB 屏参数之前，先读取 R7&#x2F;G7&#x2F;B7 的状态，从而判断 RGB 屏类型。</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th align="center">M2(B7)</th>
<th align="center">M1(G7)</th>
<th align="center">M0(R7)</th>
<th>RGBLCD 模块参数</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td align="center">0</td>
<td align="center">0</td>
<td align="center">0</td>
<td>4.3 寸， 480*272 分辨率（RGB）</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">0</td>
<td align="center">0</td>
<td align="center">1</td>
<td>7 寸， 800*480 分辨率（RGB）</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">0</td>
<td align="center">1</td>
<td align="center">0</td>
<td>7 寸， 1024*600 分辨率（RGB）</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">0</td>
<td align="center">1</td>
<td align="center">1</td>
<td>7 寸， 1280*800 分辨率（RGB）</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">1</td>
<td align="center">0</td>
<td align="center">0</td>
<td>4.3 寸， 800*480 分辨率（RGB）</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">1</td>
<td align="center">0</td>
<td align="center">1</td>
<td>10.1 寸 1280*800 分辨率（RGB）</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">X</td>
<td align="center">X</td>
<td align="center">X</td>
<td>暂时未用到</td>
</tr>
</tbody></table>
<p>我们可以通过读取 R7&#x2F;G7&#x2F;B7 来判断 LCD 的尺寸和分辨率，从而使得 MCU可以在同一个程序里面，兼容不同尺寸和分辨率的 RGB 屏。 从表可知，ATK-MD0430R-480272 屏幕 ID 为 000，而 ATK-MD0430R-800480 屏幕 ID 为 100。</p>
<h3 id="3-2-数据使能信号DE"><a href="#3-2-数据使能信号DE" class="headerlink" title="3.2 数据使能信号DE"></a><font size=3>3.2 数据使能信号DE</font></h3><p>数据使能信号DE(Data Enable)用于表示数据的有效性，当DE信号线为高电平时，RGB信号线表示的数据有效。</p>
<h3 id="3-3-PCLK、HSYNC和VSYNC"><a href="#3-3-PCLK、HSYNC和VSYNC" class="headerlink" title="3.3 PCLK、HSYNC和VSYNC"></a><font size=3>3.3 PCLK、HSYNC和VSYNC</font></h3><ul>
<li>同步时钟信号PCLK</li>
</ul>
<p>液晶屏与外部使用同步通讯方式，以PCLK信号作为同步时钟，在同步时钟的驱动下，每个时钟传输一个像素点数据。</p>
<ul>
<li>水平同步信号HSYNC</li>
</ul>
<p>水平同步信号HSYNC(Horizontal Sync)用于表示液晶屏一行像素数据的传输结束，每传输完成液晶屏的一行像素数据时，HSYNC会发生电平跳变，如分辨率为800x480的显示屏(800列，480行)，传输一帧的图像HSYNC的电平会跳变480次。</p>
<ul>
<li>垂直同步信号VSYNC</li>
</ul>
<p>垂直同步信号VSYNC(Vertical Sync)用于表示液晶屏一帧像素数据的传输结束，每传输完成一帧像素数据时，VSYNC会发生电平跳变。其中“帧”是图像的单位，一幅图像称为一帧，在液晶屏中，一帧指一个完整屏液晶像素点。人们常常用“帧&#x2F;秒”来表示液晶屏的刷新特性，即液晶屏每秒可以显示多少帧图像，如液晶屏以60帧&#x2F;秒的速率运行时，VSYNC每秒钟电平会跳变60次。</p>
<h3 id="3-4-显示的基本原理"><a href="#3-4-显示的基本原理" class="headerlink" title="3.4 显示的基本原理"></a><font size=3>3.4 显示的基本原理</font></h3><img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/image-20230525212028892.png" alt="image-20230525212028892" style="zoom:50%;" />

<p>假设上图是一个 LCD 屏幕，屏幕中一个一个密密麻麻的黑点称之为像素点，每一行有若干个点，试想下有一个电子枪，电子枪位于某一个像素点的背后，然后向这个像素发射红，绿，蓝三种原色，这三种颜色按不同的比例组合成任意一种颜色。电子枪在像素点的背后，一边移动一边发出各种颜色的光，电子枪从左往右移动，到右边边缘之后就跳到下一行的行首，继续从左往右移动，如此往复，一直移动到屏幕右下角的像素点，最后就跳回原点。  </p>
<p>（1）电子枪如何移动？</p>
<p>答： 有一条像素时钟信号线（ DCLK），连接屏幕，每来一个像素时钟信号（ DCLK），电子枪就移动一个像素。  </p>
<p>（2）电子枪打出的颜色该如何确定？</p>
<p>答：有三组红，绿，蓝信号线（ RGB），连接屏幕，由这三组信号线（ RGB）传递颜色 。</p>
<p>（3）电子枪移动到 LCD 屏幕右边边缘时，如何得知需要跳到下一行的行首？  </p>
<p>答：有一条水平同步信号线（ HSYNC），连接屏幕，当接收到水平同步信号（ HSYNC），电子枪就跳到下一行的最左边  。</p>
<p>（4）电子枪如何得知需要跳到原点？  </p>
<p>答：有一条垂直同步信号线（ VSYNC），连接屏幕，当接收到垂直同步信号线（ VSYNC），电子枪就由屏幕右下脚跳到左上角（原点）  。</p>
<p>（5）电子枪如何得知三组信号线（ RGB）确定的颜色就是它是需要的呢？  </p>
<p>答：有一条RGB数据使能信号线（ DE），连接屏幕，当接收到数据使能信号线（ DE），电子枪就知道这时由这三组信号线（ RGB）确定的颜色是有效的，可以发射到该像素点。  </p>
<h2 id="4-LCD时间参数"><a href="#4-LCD时间参数" class="headerlink" title="4. LCD时间参数"></a><font size=3>4. LCD时间参数</font></h2><p>如果将 LCD 显示一帧图像的过程想象成绘画，那么在显示的过程中就是用一根“笔”在不同的像素点画上不同的颜色。假设这根笔按照从左至右、从上到下的顺序扫描每个像素点，并且在像素画上对应的颜色，当画到最后一个像素点的时候一幅图像就绘制好了，其扫描如图所示：</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/image-20230518223538102.png" alt="image-20230518223538102" style="zoom:50%;" />

<p>我们来看一下 LCD 是怎么扫描显示一帧图像的。一帧图像也是由一行一行组成的。 HSYNC 是水平同步信号，也叫做行同步信号，<strong>当产生此信号的话就表示开始显示新的一行了</strong>，所以此信号都是在上图的最左边。当 VSYNC 信号是垂直同步信号，也叫做帧同步信号，<strong>当产生此信号的话就表示开始显示新的一帧图像了</strong>，所以此信号在上图的左上角。  </p>
<p>上图中我们可以看到有一圈“黑边”（红色边框和有效显示区域之间的部分），真正有效的显示区域是中间部分。那这一圈“黑边”是什么东西呢？这就要从显示器的“祖先” CRT 显示器开始说起了， CRT 显示器就是以前很常见的那种大屁股显示器，CRT 显示器屁股后面是个电子枪，这个电子枪就是我们上面说的“画笔”，电子枪打出的电子撞击到屏幕上的荧光物质使其发光。只要控制电子枪从左到右扫完一行(也就是扫描一行)，然后从上到下扫描完所有行，这样一帧图像就显示出来了。也就是说，显示一帧图像电子枪是按照 ‘Z’ 形在运动，当扫描速度很快的时候看起来就是一幅完成的画面了。    </p>
<p>当显示完一行以后会发出 HSYNC 信号，此时电子枪就会关闭，然后迅速的移动到屏幕的左边，当 HSYNC 信号结束以后就可以显示新的一行数据了，电子枪就会重新打开。在 HSYNC信号结束到电子枪重新打开之间会插入一段延时，这段延时就图中的 HBP。当显示完一行以后就会关闭电子枪等待 HSYNC 信号产生，关闭电子枪到 HSYNC 信号产生之间会插入一段延时，这段延时就是图中的 HFP 信号。</p>
<p>同理，当显示完一帧图像以后电子枪也会关闭，然后等到 VSYNC 信号产生，期间也会加入一段延时，这段延时就是图中的 VFP。VSYNC 信号产生，电子枪移动到左上角，当 VSYNC 信号结束以后电子枪重新打开，中间也会加入一段延时，这段延时就是图中的 VBP。  </p>
<p>HBP、 HFP、 VBP 和 VFP 就是导致图中黑边的原因，但是这是 CRT 显示器存在黑边的原因，现在是 LCD 显示器，不需要电子枪了，那么为何还会有黑边呢？这是因为 RGB LCD屏幕内部是有一个 IC 的，发送一行或者一帧数据给 IC， IC 是需要反应时间的。通过这段反应时间可以让 IC 识别到一行数据扫描完了，要换行了，或者一帧图像扫描完了，要开始下一帧图像显示了。因此，在 LCD 屏幕中继续存在 HBP、 HFP、 VPB 和 VFP 这四个参数的主要目的是为了锁定有效的像素数据。这四个时间是 LCD 重要的时间参数，后面编写 LCD 驱动的时候要用到的，至于这四个时间参数具体值是多少，那要需要去查看所使用的 LCD 数据手册了。  </p>
<h2 id="5-RGB-LCD-屏幕时序"><a href="#5-RGB-LCD-屏幕时序" class="headerlink" title="5. RGB LCD 屏幕时序  "></a><font size=3>5. RGB LCD 屏幕时序  </font></h2><h3 id="5-1-一帧图像的时序"><a href="#5-1-一帧图像的时序" class="headerlink" title="5.1 一帧图像的时序"></a><font size=3>5.1 一帧图像的时序</font></h3><p>向液晶屏传输一帧图像数据的时序图如下：</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/image-20230518225025439.png" alt="image-20230518225025439" style="zoom: 50%;" />

<p>图中表示的是向液晶屏传输一帧图像数据的时序，中间省略了多行及多个像素点。液晶屏显示的图像可看作一个矩形，可以结合上一小节 《4. LCD时间参数》来理解。液晶屏有一个显示指针，它指向将要显示的像素。显示指针的扫描方向方向从左到右、从上到下，一个像素点一个像素点地描绘图形。这些像素点的数据通过 RGB 数据线传输至液晶屏，它们在同步时钟 CLK 的驱动下一个一个地传输到液晶屏中，交给显示指针，传输完成一行时，水平同步信号 HSYNC 电平跳变一次，而传输完一帧时 VSYNC 电平跳变一次。但是，液晶显示指针在行与行之间，帧与帧之间切换时需要延时，而且 HSYNC 及 VSYNC 信号本身也有宽度，这些时间参数说明如下表：</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/image-20230519192344647.png" alt="image-20230519192344647" style="zoom:50%;" />

<p>在这些时间参数控制的区域，数据使能信号线“DE”都为低电平， RGB 数据线的信号无效，当“DE”为高电平时，表示的数据有效，传输的数据会直接影响液晶屏的显示区域。  </p>
<p>接下来我们再单独来看行和帧的时序。</p>
<h3 id="5-2-行显示时序"><a href="#5-2-行显示时序" class="headerlink" title="5.2 行显示时序"></a><font size=3>5.2 行显示时序</font></h3><img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/image-20230518225234182.png" alt="image-20230518225234182" style="zoom:50%;" />

<p>（1）HSYNC：行同步信号，当此信号有效的话就表示开始显示新的一行数据，查阅所使用的LCD 数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，假设此时是低电平有效。</p>
<p>（2）HSPW： 有些地方也叫做 thp，是 HSYNC 信号宽度，也就是 HSYNC 信号持续时间。 HSYNC信号不是一个脉冲，而是需要持续一段时间才是有效的，单位为 CLK。</p>
<p>（3）HBP： 有些地方叫做 thb，术语叫做行同步信号后肩，单位是 CLK。</p>
<p>（4）HOZVAL：有些地方叫做 thd，显示一行数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 800*480，那么 HOZVAL 就是 800，单位为 CLK。</p>
<p>（5）HFP：有些地方叫做 thf，术语叫做行同步信号前肩，单位是 CLK。</p>
<p>当 HSYNC 信号发出以后，需要等待 HSPW+HBP 个 CLK 时间才会接收到真正有效的像素数据。当显示完一行数据以后需要等待 HFP 个 CLK 时间才能发出下一个 HSYNC 信号，所以显示一行所需要的时间就是：</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">T行 = HSPW + HBP + HOZVAL + HFP</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<h3 id="5-3-帧显示时序"><a href="#5-3-帧显示时序" class="headerlink" title="5.3 帧显示时序"></a><font size=3>5.3 帧显示时序</font></h3><img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/LV16-26-LCD-02-%E6%B6%B2%E6%99%B6%E6%8E%A7%E5%88%B6%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E5%8E%9F%E7%90%86/img/image-20230518225529807.png" alt="image-20230518225529807" style="zoom:50%;" />

<p>（1）VSYNC：帧同步信号，当此信号有效的话就表示开始显示新的一帧数据，查阅所使用的LCD 数据手册可以知道此信号是低电平有效还是高电平有效，假设此时是低电平有效。</p>
<p>（2）VSPW： 有些地方也叫做 tvp，是 VSYNC 信号宽度，也就是 VSYNC 信号持续时间，单位为 1 行的时间。</p>
<p>（3）VBP： 有些地方叫做 tvb，术语叫做帧同步信号后肩，单位为 1 行的时间。</p>
<p>（4）LINE： 有些地方叫做 tvd，显示一帧有效数据所需的时间，假如屏幕分辨率为 800*480，那么 LINE 就是 480 行的时间。</p>
<p>（5）VFP： 有些地方叫做 tvf，术语叫做帧同步信号前肩，单位为 1 行的时间。  </p>
<p>显示一帧所需要的时间就是：</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">T帧 = VSPW + VBP + LINE + VFP</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<h3 id="5-4-时间参数计算"><a href="#5-4-时间参数计算" class="headerlink" title="5.4 时间参数计算"></a><font size=3>5.4 时间参数计算</font></h3><p>从上边我们知道：</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">T行 = HSPW + HBP + HOZVAL + HFP</span><br><span class="line">T帧 = VSPW + VBP + LINE + VFP</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>所以显示一帧完整的图像所需要的时间为：</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">T = T行 * T帧 = (HSPW + HBP + HOZVAL + HFP) * (VSPW + VBP + LINE + VFP)</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>因此我们在配置一款 RGB LCD 的时候需要知道这几个参数： HOZVAL(屏幕有效宽度)、LINE(屏幕有效高度)、 HBP、 HSPW、 HFP、 VSPW、 VBP 和 VFP。  </p>
<h2 id="6-显存"><a href="#6-显存" class="headerlink" title="6. 显存"></a><font size=3>6. 显存</font></h2><p>液晶屏中的每个像素点都是数据，在实际应用中需要把每个像素点的数据缓存起来，再传输给液晶屏，这种存储显示数据的存储器被称为<strong>显存</strong>。显存一般至少要能存储液晶屏的一帧显示数据，如分辨率为800x480的液晶屏，使用RGB888格式显示，它的一帧显示数据大小为：3x800x480&#x3D;1152000字节；若使用RGB565格式显示，一帧显示数据大小为：2x800x480&#x3D;768000字节。<br>一般来说，外置的液晶控制器会自带显存，而像 STM32F429 等集成液晶控制器的芯片可使用内部 SRAM 或外扩 SDRAM 用于显存空间。  </p>

    </div>

    
    
    

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            ----------本文结束
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            感谢您的阅读----------
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  <div class="my_post_copyright"> 
    <p><span>文章标题:</span><a href="/post/6fa4795c.html">LV16-26-LCD-02-液晶控制基本原理</a></p>
    <p><span>文章作者:</span><a href="/" title="欢迎访问 《苏木》 的学习笔记">苏木</a></p>
    <p><span>发布时间:</span>2023年06月04日 - 22:07</p>
    <p><span>最后更新:</span>2025年06月14日 - 00:25</p>
    <p><span>原始链接:</span><a href="/post/6fa4795c.html" title="LV16-26-LCD-02-液晶控制基本原理">https://sumumm.github.io/post/6fa4795c.html</a></p>
    <p><span>许可协议:</span><i class="fab fa-creative-commons"></i> <a rel="license" href= "https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/" target="_blank" title="Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)">署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际</a> 转载请保留原文链接及作者。</p>  
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              <a href="/tags/LV16-STM32%E5%BC%80%E5%8F%91/" rel="tag"><i class="fa fa-tag"></i> LV16-STM32开发</a>
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                <a href="/post/d605a74e.html" rel="prev" title="LV16-26-LCD-03-ILI9341驱动LCD">
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    <span itemprop="copyrightYear">2025</span>
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    <span class="author" itemprop="copyrightHolder">苏木</span>
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